JP5820842B2 - 車輪反力検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、ハブベアリングを介して回転自在に支持されたハブに固定される車輪に作用する反力を検出可能な車輪反力検出装置に関する。

近年の自動車では、その制御を行うために種々の情報が必要であることから、車輪を固定しハブベアリングを介して回転自在に支持されたハブに、センサ装置を設けることが提案されている（特許文献１参照）。この特許文献１に記載のセンサ装置は、車体側に固定される車体側軌道部材のフランジ部に設けられた軸方向貫通孔内に車輪に作用する反力を検出する荷重センサが設けられ、荷重センサと軸方向貫通孔の内面との間にシム部材が介在し、荷重センサと軸方向貫通孔の外面との間にセンサ押さえ部材が介在し、シム部材の厚みを変更することにより、荷重センサの予圧調整が可能である。

この従来のセンサ装置が設けられたハブは、車体側軌道部材の内側に玉（転動体）を介して内輪が回転自在に設けられ、内輪の内側に内軸が挿入されている。内軸の他端部にはフランジ部が設けられ、フランジ部に車輪が固定される。

特開２００６−２２６６８３号公報

この従来のセンサ装置が設けられたハブの内輪は、内軸の先端部に螺合するナットによって固定されるが、ナットが緩むと、車体側軌道部材と内輪との間に挟持された玉（転動体）の遊びが大きくなる。従って、荷重センサによる車輪反力の検出精度が低下する虞が生じる。また、経年変化によって内輪、玉、車体側軌道部材からなる軸受けの剛性が低下した場合も、荷重センサによる車輪反力の検出精度が低下する虞が生じる。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、ハブに設けられた軸受けの玉の遊びが大きくなり、また軸受けの剛性が低下した場合でも、車輪反力の検出精度の低下を防止可能な車輪反力検出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の車輪反力検出装置は、サスペンション装置に固定される取付部と、車輪が固定されるとともに、取付部に対して車輪の車軸の回りに回転可能に支持されるハブと、ハブの車幅方向の内側に配置されるとともに車軸と略同軸上に配置される筒状部を有し、該筒状部の一端部が取付部に固定され、筒状部の他端部がハブベアリングを介してハブに接続された感受体と、感受体の筒状部に設けられて車輪に作用する分力を検出する分力検出手段とを有し、ハブベアリングの感受体側に接する内輪とハブ側に接する外輪のうち、外輪が内輪に対して車軸の軸方向に位置調節自在に設けられていることを特徴とする。

また、本発明のハブベアリングの外輪は、ハブの車幅方向の内側に設けられるとともに車軸と略同軸上に設けられた装着凹部に移動可能に嵌合し、ハブの車輪と反対側の端部には、該端部の外周に螺合して装着凹部に嵌合するハブベアリングに対して接近且つ離反可能な移動部材が設けられ、ベアリング押出部材には、ハブの端部を超えて装着凹部側へ延びてハブベアリングの外輪側へ突出する押圧突起部が設けられていることを特徴とする。

以上説明したように、本発明に係わる車輪反力検出装置によれば、上記特徴を有することで、ハブに設けられた軸受けの玉の遊びが大きくなり、また軸受けの剛性が低下した場合でも、車輪反力の検出精度の低下を防止可能な車輪反力検出装置を提供することができる。

本発明の一実施の形態に係わる車輪反力検出装置の断面図を示す。 ハブを示し、同図（ａ）はハブの側面図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）のII−II矢視に相当する部分の部分断面図を示す。 図２（ｂ）の部分断面の拡大図を示す。

以下、本発明を適用した車輪反力検出装置について図１〜図３に基づいて説明する。本実施例では、本発明をハブに適用した車輪反力検出装置について説明する。なお、ハブは、自動車等の車両において、車体に対して揺動するサスペンションアームの先端部に支持されたアップライト（ハウジング）に固定されるとともに、タイヤ及びリムからなる車輪を回転自在に支持するものである。

車輪反力検出装置１は、図１（断面図）に示すように、ハブ１０と、ハブ１０内に設けられたハブベアリング３０と、ハブベアリング３０の内側に配設された感応部４０と、車輪３に作用する分力を検出する分力検出装置５０とを有してなる。先ず、ハブ１０について説明する。

ハブ１０は、円形状に形成された円盤部１１と、円盤部１１の一方側の面から突出する円筒状のセンター部１２と、円盤部１１の周縁部から他方側へ突出して環状に形成された外筒部１３と、外筒部１３に対して車幅方向に移動自在に設けられたベアリング押出部材１４とを有してなる。

円盤部１１は、図１、図２（ａ）、図２（ｂ）に示すように、中央部に孔部１１ａを有し、車軸５と略同軸上に配置される。円盤部１１の車幅方向外側の側面の径方向外側端部には、ハブボルト（図示せず）を挿着可能な穴部１１ｂが周方向に所定間隔を有して複数設けられている。この円盤部１１に車輪３がハブボルトを介して締結される。センター部１２は、円盤部１１の軸心を中心として環状に形成されている。センター部１２は、車輪３のリムに設けられた凹部に挿入されて、車輪取付時に車輪３とハブ１０とが同心軸上に取り付け可能に案内するものである。

外筒部１３の車幅方向内側の径方向外側端部には、図３（拡大図）に示すように、内側に切り欠かれた環状の段部１３ａが設けられている。この段部１３ａの表面には、車幅方向に延びる雄ねじ部１３ｂが設けられ、雄ねじ部１３ｂの車幅方向外側端部には外側方向に進むに従って径方向外側へ傾斜する傾斜面部１３ｃが設けられている。雄ねじ部１３ｂにベアリング押出部材１４が螺合する。外筒部１３の内面には、図１及び図３に示すように、ハブベアリング３０の外輪３１が嵌合可能な装着凹部１３ｄが形成されている。装着凹部１３ｄの内径は嵌合する外輪３１が装着凹部１３ｄ内で摺動可能な寸法を有している。装着凹部１３ｄの中心軸は円盤部１１の中心軸線と略同軸上に設けられている。

ベアリング押出部材１４は、外筒部１３の雄ねじ部１３ｂに螺合して外筒部１３に対して車幅方向に移動自在な環状部材である。ベアリング押出部材１４は、雄ねじ部１３ｂに螺合する押出本体部１４ａと、押出本体部１４ａの車幅方向内側端部から外筒部１３の端部を超えて装着凹部１３ｄ側へ延びる腕部１４ｂと、腕部１４ｂの装着凹部１３ｄ側の端部にはハブベアリング３０の外輪３３側へ突出する押圧突起部１４ｃが設けられている。ベアリング押出部材１４を外筒部１３に対して車幅方向外側に移動させるようにベアリング押出部材１４を回転させると、押圧突起部１４ｃはハブベアリング３０の外輪３１の側面に当たって、ハブベアリング３０の内輪３５に対して外輪３１を車幅方向外側に移動させることができる。

外筒部１３に嵌合されるハブベアリング３０は、ハブ１０を車軸回りに回転可能に支持するものであり、例えば深溝玉軸受けである。ハブベアリング３０は、内側に軌道面が形成された外輪３１と、外輪３１の内側に配置されて外側に軌道面が形成された内輪３５と、外輪３１及び内輪３５との間に挟持された転動体として機能する鋼球３３とを有してなる。外輪３１は、内輪３５に対して周方向に回転自在であるとともに、内輪３５に対して幅方向に移動可能である。このため、前述したベアリング押出部材１４によって、外輪３１を外輪幅方向に押すと、内輪３５に対して外輪３１を移動させることができ、ハブベアリング３０の剛性を高めることができる。

ハブベアリング３０の内輪３５の内側には、感応部４０が配設されている。感応部４０は、内輪３５に接触して内輪３５を固定する。感応部４０は、環状に形成された円盤部４０ａと、円盤部４０ａの径方向外側端部に形成された外筒部４０ｂと、外筒部４０ｂに装着された内輪固定リング４２とを有してなる。

円盤部４０ａは、その軸心がハブ１０の軸心と略同軸上になるように形成された板状部材である。円盤部４０ａの中央部には孔部４０ｃが設けられている。円盤部４０ａの内周縁部には分力検出装置５０の一部である感受体５１の一端部を締結するための挿入凹部４０ｄが形成されている。

外筒部４０ｂは、円盤部４０ａの外周縁部から車幅方向内側へ延びるように円筒状に形成されている。外筒部４０ｂは、その中心軸線がハブ１０のそれと略同軸上になるように形成されている。外筒部４０ｂの外周面には段部４０ｅが形成され、段部４０ｅの段状部分に内輪３５の車幅方向外側端部が接触して内輪３５の車幅方向外側の位置決めをしている。段部４０ｅの外周面の車幅方向の内側端部には、雄ねじ部４０ｆが設けられて、この雄ねじ部４０ｆに内輪固定リング４２が螺合する。

内輪固定リング４２は、円環状に形成され、内面には段部４０ｅに形成された雄ねじ部４０ｆに螺合可能な雌ねじ部が形成されている。このため、内輪固定リング４２は段部４０ｅに螺合して外筒部４０ｂに対して車幅方向に移動自在である。従って、外筒部４０ｂの段部４０ｅの外周面に嵌合した内輪３５の内側側面に内輪固定リング４２を突き当てることで、内輪３５の車幅方向内側の位置決めをすることができ、段部４０ｅの段状部分と相まって内輪３５を感応部４０に固定することができる。

感応部４０の車幅方向内側には、取付部６０が配設される。取付部６０はサスペンション装置７０に接続された環状部材である。取付部６０の車幅方向外側には、分力検出装置５０の一部である感受体５１の他端部を締結するための挿入凹部６０ａが形成されている。取付部６０の中央部には貫通孔６０ｂが設けられている。

分力検出装置５０は、円筒状に形成された感受体５１と、感受体５１の周面上に設けられた複数の歪ゲージ５３とを有して構成される。感受体５１は円筒状に形成された円筒部５１ａと、その軸方向両端部に径方向外側へ延びる環状のフランジ部５１ｂとを有してなる。複数の歪ゲージ５３は、円筒部５１ａに対して径方向（以下、「Ｘ軸方向」と記す。）に作用する力を検出するＦｘ検出系と、円筒部５１ａに対してＸ軸方向と直交する上下の径方向（以下、「Ｙ軸方向」と記す。）の力を検出するＦｙ検出系と、円筒部５１ａに対して軸方向（以下、「Ｚ軸方向」と記す。）の力を検出するＦｚ検出系と、円筒部５１ａに対してＸ軸回りのモーメントＭｘを検出するＭｘ検出系と、円筒部５１ａに対してＹ軸回りのモーメントＭｘを検出するＭｙ検出系と、円筒部５１ａに対してＺ軸回りのモーメントＭｘを検出するＭｚ検出系に分類される。つまり、複数の歪ゲージ５３によって、車輪３に作用する力が上記少なくともいずれかの検出系で検出される。

次に、車輪反力検出装置１の作用について、図１を参照しながら説明する。図１に示すように、車輪３に反力が作用すると、この反力は車軸５を介してハブ１０に伝達される。ハブ１０に伝達された反力は、ハブベアリング３０、感応部４０を介して感受体５１に伝達されて、感受体５１を変形させる。感受体５１の変形量は、感受体５１に設けられた複数の歪ゲージ５３によって電圧値に変換されてハブ１０に伝達された反力が検出される。

ここで、ハブベアリング３０が経年変化等によって剛性が低下すると、ハブ１０からハブベアリング３０を介して伝達される反力の大きさが変わる場合がある。反力の大きさが変わると、正確な反力の検出ができなくなる。しかしながら、本発明の車輪反力検出装置１は、ベアリング押出部材１４によってハブベアリング３０の内輪３５に対して外輪３１を移動させることができる。このため、ハブベアリング３０の剛性を元の状態にもどすことができ、ハブベアリング３０の剛性が低下した場合でも、タイヤ反力の検出精度の低下を防止することができる。

１ 車輪反力検出装置
３ 車輪
５ 車軸
１０ ハブ
１３ｄ 装着凹部
１４ ベアリング押出部材
１４ｃ 押圧突起部
５０ 分力検出装置（分力検出手段）
５１ 感受体
５１ａ 円筒部（筒状部）
６０ 取付部
７０ サスペンション装置

Claims (2)

1. サスペンション装置に固定される取付部と、
   車輪が固定されるとともに、前記取付部に対して前記車輪の車軸の回りに回転可能に支持されるハブと、
   前記ハブの車幅方向の内側に配置されるとともに前記車軸と略同軸上に配置される筒状部を有し、該筒状部の一端部が前記取付部に固定され、前記筒状部の他端部がハブベアリングを介して前記ハブに接続された感受体と、
   前記感受体の前記筒状部に設けられて前記車輪に作用する分力を検出する分力検出手段とを有し、
   前記ハブベアリングの前記感受体側に接する内輪と前記ハブ側に接する外輪のうち、前記外輪が前記内輪に対して前記車軸の軸方向に位置調節自在に設けられている
   ことを特徴とする車輪反力検出装置。
2. 前記ハブベアリングの前記外輪は、前記ハブの車幅方向の内側に設けられるとともに前記車軸と略同軸上に設けられた装着凹部に移動可能に嵌合し、
   前記ハブの前記車輪と反対側の端部には、該端部の外周に螺合して前記装着凹部に嵌合する前記ハブベアリングに対して接近且つ離反可能なベアリング押出部材が設けられ、
   前記ベアリング押出部材には、前記ハブの前記端部を超えて前記装着凹部側へ延びて前記ハブベアリングの前記外輪側へ突出する押圧突起部が設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の車輪反力検出装置。

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